К.т.н. Ковалев С.В.

Тамбовский государственный технический университет, Россия

Электробаромембранный аппарат трубчатого типа

с интенсивной турбулизацией разделяемого раствора

При промышленном разделении и выделении непрореагировавших веществ в схемах очистки имеется большая необходимость возврата ценных веществ в процесс производства. Для этого требуется получение отработанной технологии процесса производства и конструктивного оформления эффективных финишных этапов разделения и выделения растворенных компонентов из стоков и растворов. Наиболее актуальными при этом из имеющихся методов очистки являются мембранные методы разделения растворов, которые хорошо зарекомендовали себя в производстве.

В работе представлено конструктивное оформление новой перспективной конструкции электробаромембранного аппарата трубчатого типа, позволяющей разделять стоки химических и машиностроительных производств.

Аппарат представленный на рисунок 1, работает следующим образом. Исходный раствор под давлением превышающем осмотическое давление растворенных в нем веществ, через штуцер ввода исходного раствора 14 подается во внутреннюю часть корпуса 3, где постепенно заполняет весь объем.

В этот же момент времени к аппарату подводится внешнее постоянное электрическое поле с заданной плотностью тока путем подключения клемм устройства для подвода электрического тока 8, рисунок 1, через монополярные электроды 12 со щупом цилиндрическим 16 и сетку-турбулизатор 7.

Раствор, протекая в межмембранном пространстве между корпусом аппарата 3, трубной решеткой 5 и мембраной 18, расположенной на трубке 4, двигаясь турбулизируется при помощи сетки-турбулизатора 7.

В межмембранном пространстве рисунок 1, анионы, проникающие через прианодные мембраны 18, попадают в пространство между трубкой 4 и цилиндрическим щупом 16, откуда самотеком попадают в сборники пермеата 1 и отводятся через штуцеры 6 вывода прианодного пермеата ввиде кислот и растворенного газа.

Рисунок 1 Электробаромембранный аппарат трубчатого типа

1 – сборник пермеата; 2 – торцевой фланец; 3 – корпус; 4 – трубка; 5 – трубная решетка; 6 – штуцер вывода прианодного пермеата; 7 – сетка-турбулизатор; 8 – клеммы устройства для подвода электрического тока; 9, 10, 11 – болт, шайба, гайка; 12 – монополярный электрод-анод; 13 – прокладка; 14 – штуцер ввода исходного раствора; 15 – штуцер вывода прикатодного ретентата; 16 – щуп цилиндрический; 17 – кольцевая прокладка; 18 – мембрана

А катионы, движущиеся в ядре потока сеток-турбулизаторов 7, рисунок 1, по всему объему внутренней части корпуса 3 отводятся через штуцер вывода прикатодного ретентата 15 ввиде оснований и растворенного газа.

Герметизация трубки 4, рисунок 1, с расположенной на ее внешней поверхности прианодной мембраной 18 в трубной решетке 5 произведена при помощи кольцевой прокладки 17. Торцевые фланцы 2 уплотняются с корпусом 3, который имеет ответный фланец, через прокладки 13 при помощи болтов, гаек и шайб 9, 10, 11 и соответственно жестко фиксируют трубную решетку 5.

В качестве накрученных на трубку мембран 18 могут применяться следующие типы: МГА, ОПМ-К, ESPA, ESNA, УАМ, УПМ, УФМ, ОПМН-К, ОПМН (ОФМН)-П, МФФК. В качестве материала корпуса аппарата 3 может использоваться капролон, текстолит и стеклотекстолит.

Площадь прианодной мембраны рассчитывается по следующей формуле:

, (1)

где - площадь трубки, м; - длина трубки, м.

Тогда общая площадь разделения прианодных мембран в аппарате:

, (2)

где - количество трубок закрепленных в трубной решетке, м.

Монополярный электрод-анод 12 со щупом цилиндрическим 16 и сетка-турбулизатор 7 являющаяся монополярным электродом катодом могут изготавливаться из материалов Х18Н15-ПМ, Х18Н15-МП, Н-МП, ЛНПИТ, ЛПН-ПМ.

Разработанный электробаромембранный аппарат трубчатого типа предотвращает прогорание мембраны из-за жесткого расположения сетки-турбулизатора в межмембранном канале, где протекает разделяемый раствор.

Устройство можно использовать без наложения электрического тока, как баромембранный аппарат трубчатого типа, который существенным образом турбилизирует разделяемый раствор и соответственно снижает эффект концентрационной поляризации.